Краткое содержание: Параграф § 42 / Биология 10 класс

Процесс оплодотворения и его значение

Параграф посвящен оплодотворению и последующему эмбриональному развитию животных. Оплодотворение — это процесс слияния ядер мужской и женской половых клеток, в результате которого формируется зигота (от греч. zygon — пара). Зигота представляет собой оплодотворенную яйцеклетку с диплоидным набором хромосом, из которой затем развивается новый организм. Процесс оплодотворения начинается с проникновения сперматозоида в яйцеклетку. На месте контакта сперматозоида с оболочкой яйцеклетки происходит акросомная реакция, при которой ферменты из акросомы сперматозоида растворяют оболочку яйцеклетки, облегчая проникновение. После проникновения головки сперматозоида оболочка яйцеклетки становится непроницаемой для других сперматозоидов. Внутри яйцеклетки происходит репликация ДНК гаплоидных ядер, которые превращаются в пронуклеусы. Слияние пронуклеусов формирует диплоидное ядро зиготы, после чего происходит стадия анафазы и телофазы, и клетка готова к первому дроблению.

Различают наружное оплодотворение (характерно для водных обитателей, таких как рыбы, земноводные) и внутреннее оплодотворение (происходит в половых путях самки у наземных и некоторых водных животных — червей, насекомых, рептилий, птиц, млекопитающих). При внутреннем оплодотворении развитие может продолжаться как внутри тела самки (млекопитающие), так и вне его, когда яйца, покрытые защитными оболочками или скорлупой, откладываются в безопасном месте. Биологическое значение оплодотворения состоит в восстановлении диплоидного набора хромосом и обеспечении нового организма наследственной информацией от обоих родителей.

Партеногенез как форма размножения

Также рассматривается партеногенез (от греч. parthenos — девственница и genesis — возникновение) — форма полового размножения, при которой развитие взрослой особи происходит из неоплодотворенного яйца. Он встречается у ракообразных (дафний), насекомых (пчел, тлей), некоторых птиц (индеек) и может чередоваться с половым размножением. При партеногенезе из неоплодотворенных яйцеклеток с гаплоидным набором хромосом развиваются клетки, в которых в процессе митоза происходит удвоение хромосом, восстанавливая диплоидный набор (если самки), или они остаются гаплоидными (трутни у пчел).

Эмбриональное развитие: дробление, бластула, гаструла, нейрула, органогенез

Эмбриогенез (от греч. embryon — зародыш и genesis — возникновение) — это эмбриональное развитие, которое начинается с оплодотворения (или партеногенеза) и заканчивается рождением или выходом организма из яйца. Эмбриогенез проходит в несколько этапов:

• Дробление — это первый этап развития зародыша, начинающийся после слияния ядер гамет. Зигота многократно делится митозом, образуя все более мелкие клетки — бластомеры. Интерфаза между делениями очень короткая, состоит только из S-периода (репликация ДНК), а G1 и G2 периоды отсутствуют. Общая масса эмбриона не увеличивается. Дробление может быть равномерным (полным) или неравномерным (неполным).
• Бластула (от греч. blastos — росток) — это однослойный зародышевый пузырек с полостью внутри, образующийся в результате дробления.
• Гаструла (от греч. gaster — желудок) — двухслойный зародышевый мешок, образующийся путем гаструляции. Внешний слой называется эктодермой, а внутренний — энтодермой. У большинства животных затем формируется третий слой — мезодерма.
• Нейрула — стадия, следующая за гаструлой. У хордовых происходит образование осевого комплекса органов: нервной трубки (из эктодермы), хорды (из мезодермы) и кишечной трубки (из энтодермы).
• Органогенез — процесс закладки органов и тканей из трех зародышевых листков, который начинается на стадии нейрулы и продолжается далее. Эктодерма дает начало кожному покрову, эпидермису, нервной системе, органам чувств, некоторым железам внутренней секреции. Энтодерма формирует эпителиальную ткань пищеварительной, дыхательной, выделительной и половой систем, а также пищеварительные железы. Мезодерма образует мышечную ткань, все виды соединительной ткани (кровь, лимфа, хрящевая, костная), кровеносные сосуды, сердце, почки, половые железы.

Дифференцировка клеток, то есть их специализация, происходит не сразу, а на определенных этапах развития. Процесс специализации клеток регулируется регуляторными белками и гормонами. Важную роль в развитии играет эмбриональная индукция — влияние одной части развивающегося зародыша на другую. Эмбрион наиболее уязвим к неблагоприятным внешним воздействиям (недостаток кислорода, перепады температуры, радиация, токсичные вещества) в критические периоды, которые совпадают с дифференцировкой тканей и органов. Особенно критическим является внутриутробное развитие человека в 1-м триместре беременности.